Министерство образования Республики Башкортостан

Отдел образования Кировского района

городского округа город Уфа Республики Башкортостан

Морфометрические параметры листьев липы мелколистной

(Tilia cordata Mill) в условиях промышленного загрязнения

(научно-исследовательская работа для участия в районной

научно-практической конференции «Старт в науку»)

Выполнила: Абрамова Анастасия,

ученица 8 В класса БГ № 158

им. М. Карима Кировского района

городского округа город Уфа

Республики Башкортостан

Научный руководитель: Сейдафаров Р.А.,

Институт биологии

Уфимского научного центра РАН

Научный консультант:

Гиниятуллин Р.Х.,

кандидат биологических наук, старший научный сотрудник

ИБ УНЦ РАН

Уфа – 2007

С 3 4 6 7 10 11 одержание

Введение

Глава 1. Морфофизиологические особенности древесных растений в условиях техногенного загрязнения (обзор литературы).

Глава 2. Методика исследования

Глава 3. Особенности морфометрических параметров

листьев липы мелколистной в условиях техногенного загрязнения

Выводы

Использованная литература

Введение

Факт техногенного загрязнения окружающей среды выбросами нефтехимической промышленности, которое губительно сказывается на всех без исключения компонентах биосферы, остается актуальным на протяжении последних десятилетий. Бурное развитие промышленных центров непосредственно связано с увеличением загрязнения окружающей среды. Лесные экосистемы, произрастающие вблизи промышленных объектов, подвергаются действию промышленных загрязнителей, что является причиной их угнетения, снижения их производительности и отмирания.

В условиях промышленного загрязнения насаждения древесных растений способны исполнять роль фитофильтра, очищая воздух от эксгалатов путем механического осаждения твердых частиц, частичного поглощения и детоксикации токсикантов (Кулагин, 1974; Илькун, 1978; Николаевский, 1979, 1998; Smith, 1981).

Актуальность работы обусловлена значительной ролью древесных растений в снижении загрязнения всех компонентов природной среды, большой площадью липняков Республики Башкортостан (более 30% всех липняков России), слабой изученностью роста и развития липы в условиях промышленного загрязнения, большей экологической информативностью листа по сравнению с другими органами растений.

Цель настоящей работы - охарактеризовать влияние токсичных газов Уфимского промышленного центра на вегетационную динамику морфометрических параметров листьев липы.

Задачи исследования: 1. Изучить сезонную динамику морфометрических параметров листьев липы в зависимости от положения в рельефе; 2. Охарактеризовать сезонную динамику морфометрических параметров листьев липы по отношению к увеличению степени промышленного загрязнения.

Научная новизна работы состоит в том, что впервые были получены количественные данные, характеризующие влияние техногенного загрязнения и местоположения в рельефе на морфометрические параметры листьев липы как одной их основных лесообразующих пород Предуралья.

Практическая значимость работы Полученные данные позволят сделать вывод о степени экологической чувствительности морфометрических параметров листьев липы мелколистной. Пополнят данные по дендроэкологической характеристике данного вида в техногенных лесорастительных условиях, а также помогут в разработке системы рекомендаций по использованию липы в создании санитарно-защитных лесных полос в крупных промышленных центрах Предуралья с нефтехимическим загрязнением воздуха.

Публикации

По теме работы имеется 1 публикация в журнале, рекомендованном ВАК МО РФ.

Глава 1. Морфофизиологические особенности древесных растений в условиях техногенного загрязнения (обзор литературы)

Проблема морфогенеза листа – фундаментальная проблема ботаники.

Структура листа отражает одновременно ряд разномасштабных, неодинаковых по темпам и относительно независимых по направлению процессов и явлений: некоторые общие закономерности морфогенеза растений, систематическое и филогенетическое положение вида, особенности экологических условий местообитания (Васильев, 1988).

Исследования морфогенеза листа ведутся традиционно в нескольких направлениях. Сопоставляются особенности строения листа растений, занимающих различное систематическое положение (Имс, 1964; Бутник, 1981; Metcalf, Hcalk, 1960; Hickey, 1973). Оценивается эволюционная значимость признаков (Голышова, 1973; Куликов, 1982; Bews, 1972). Широко исследуется прямое и опосредованное влияние отдельных факторов (Генкель, 1946; Максимов, 1958; Мошков, 1961; Чайлахян, 1964; Шульгин, 1973; Цельникер, 1978) и комплекса условий окружающей среды на строение функции растений (Варминг, 1901; Баранов, 1925; Келлер, 1938; Василевская, 1954, 1965; Серебряков, 1962; Александров, 1966; Шилова, 1967; Вальтер, 1968; Фукарек и др., 1982; Гамалей, 1984; Shimper, 1898; Pyykko, 1966, 1979; Givnich, 1978; Davis, Teylor, 1980; Roth, 1980; Stow, Brown, 1981). Обсуждается адаптивное значение структуры листа (Василевская, 1938, 1954; Васильев, 1965; Мирославов, 1965; Василевская, Бутник, 1981). Интенсивно изучаются закономерности становления структуры и функции листа в онтогенезе растения (Заленский, 1904; Кренке, 1940; Василевская, 1954; Леопольд, 1968; Эсау, 1969, 1980; Гамалей, Куликов, 1978; Кондратьева-Мельвиль, 1979; Мокроносов, 1981; Williams, 1975). Предпринимаются попытки математического описания роста и развития листа (Синот, 1963; Васильев и др., 1973, 1978; Савинов, 1977; Шмидт и др., 1978; Maksimovich, 1973).

Для оценки повреждений растений промышленными выбросами часто используются анатомические исследования. Проводились опыты в полевых условиях (Гетко, 1989; Красинский, 1950) и опыты по искусственной фумигации растений (Илькун, 1978; Николаевский, 1979). Н.П. Красинский (1950), проводивший исследования морфоструктуры листа растений, произрастающих в условиях техногенной среды, установил, что толерантность растений к промышленным токсикантам обеспечивают в основном те особенности строения покровных и внутренних тканей листа, которые препятствуют проникновению и распространению в них газов. Исследования древесных растений, произрастающих в условиях городской среды, показали преимущества ксероморфной структуры листа (Фролов и др., 1982; 1986).

Поэтому в условиях повышенной загазованности воздуха выживают лишь те виды или популяции растений, которые имеют сформированные преадаптивные приспособления к другим неблагоприятным факторам среды. К таким приспособительным свойствам растений относятся: ксероморфность, суккулентность, листопадность, высокое значение клеточного сока, перистое жилкование, зимний и летний анабиоз при низких и высоких температурах, засухоустойчивость. Все они экологически целесообразны в условиях задымленной атмосферы (Илькун, 1978).

Проводились исследования по выявлению морфологических изменений листьев растений, произрастающих в условиях загрязнения по сравнению с контрольными, и как эти изменения влияют на состояние растительного организма (Николаевский, 1963, 1964, 1979; Илькун, 1978; Гетко, 1989, и др.). Показано, что кислые газы не только повреждают (обжигают) листья, но и вызывают ряд глубоких изменений физиолого-биохимических процессов в растительных организмах (Красинский, Побединская, 1950). Эти изменения выражаются в сильном вытягивании стеблей и в уменьшении листовых пластинок, в изменении окраски листьев, в резкой задержке и даже полном выпадении цветения.

Установлены связи между морфометрическими параметрами листьев различных древесных растений и условиями их произрастания. Исследования листьев. Замечено, что условия произрастания влияют не на все признаки листа. Так, например, условия произрастания почти не оказывают влияния на длину черешка (Ильин, 1969).

Исследования корреляционных отношений между признаками листа позволяют установить причинно-следственные связи между происходящими в листьях изменениями на различных структурных уровнях. Показана высокая корреляция между морфологическими и физиологическими показателями листьев (Захаров и др., 1997). Выявлено, что снижение эффективности первичных фотосинтетических реакций при повышении уровня морфологических нарушений листьев, что свидетельствует об угнетении растения при нарастании степени стрессового воздействия.

Статистическая оценка признаков является неотъемлемой частью морфометрических исследований. Однако в литературе, посвященной исследованию морфометрических признаков листьев, редко приводится оценка статистических показателей, указывающих на проявление ответных реакций растений на действие стрессовых факторов, в частности техногенных. Между тем, завышенный коэффициент варьирования (более 30 %) говорит об изменении реакций растений на воздействие комплекса неблагоприятных факторов и «…Любая трансформация формы листа, размеров или строения носит приспособительный характер, отражает флюктуацию экологических факторов или свидетельствует о возрастных изменениях, происходящих в растениях» (Мамаев, Чуйко, 1981, С. 56).